以三文鱼(Oncorhynchus)为代表的海洋鱼类, 风味鲜美, 富含多种蛋白质和微量元素, 同时含有大量ω-3 不饱和脂肪酸和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA),有助于预防心血管疾病与精神障碍。从1990 年到2018年, 全球鱼类总消费量增长了122%, 但是过度捕捞及石油泄漏、白色污染、重金属泄露、核废水污染等问题严重阻碍了传统渔业的可持续发展。考虑到整鱼利用率低、未来肉类供给压力大、素食主义需求及动物伦理等因素,一场关于植物基海鲜替代物的食品革命已然兴起。

目前已经报道了许多基于多糖模仿三文鱼片外观的植物基肉的研究, 但是这些水胶体产品存在两个问题: 其一是蛋白质含量低、提供的营养物质少, 如WANG 等生产的三文鱼替代物蛋白含量仅为4%或8% (w/w); 且蛋白质烹饪过程受热变性的质构未知; 其二是基于挤压成型的鱼片类似物蛋白质含量虽高, 但是离真实鱼肉的结构和质构仍有差距。3D 打印作为一种从微观到宏观结构的跨尺度功能制造技术, 具有很大的食品应用潜力, 可以克服上述关于结构、质构及烹饪过程的限制, 并且可以对打印墨水的成分进行调控, 实现精准营养与控制。然而, 对于当前的食品3D 打印, 以1 mm 直径以下的喷头生产植物蛋白基类似物仍然是一种挑战, 喷头直径过小会导致物料堵塞、打印断条等问题, 影响产品打印效果。例如,TAY 等生产的3D 打印三文鱼替代物中, 用于挤出豌豆蛋白基油墨的喷头直径为1.5 mm; KIM 等使用同轴打印生产的蟹棒替代物中, 用于挤出的喷头直径分别为1.6 和1mm。而人类在咀嚼时, 口腔黏膜中的味觉受体直径为18~30 μm, 且鱼类肌纤维的直径为20~100 μm,能提供dute咀嚼感和纤维感。因此, 提高3D 打印精度,有助于对三文鱼替代物的微观结构和宏观质构进行仿真调控。